摘 要

萤火虫荧光素和它的荧光素酶进行的酶催化反应所产生的荧光用途十分广泛。2-氰基-6-甲氧基苯并噻唑这种物质一直以来包括现在都是作为萤火虫荧光素的合成中间体而存在的。很多对萤火虫荧光素的路线研究中缺少不了它的存在，所以对于它的合成研究对荧光素的合成产生极大影响。而这些影响会对一些方面的应用起到作用。我们在反应里会使用温和硫醇化的方法，让它有纯度最好的原料，而温和硫醇化也可以使得反应在温度低的条件下反应，安全性也是很好的。

关键字： 荧光素 荧光素酶 温和硫醇化 2-氰基-6-甲氧基苯并噻唑

ABSTRACT

The enzymatic reaction of firefly luciferin and its luciferase produces a wide range of fluorescent uses. 2-Cyano-6-methoxybenzothiazole has long been included as a synthetic intermediate for firefly luciferin. Many studies on the route of firefly luciferin are lacking in its existence, so its synthesis studies have a great impact on the synthesis of fluorescein. And these effects will make a huge difference in some aspects of the application. We use a mild thiolation method in the reaction to give it the purest raw material, and mild thiolation also allows the reaction to react at low temperatures, and the safety is also good.

Keywords： Luciferin; Luciferase; 2-Cyano-6-methoxybenzothiazole;Mild thiolation

目录

2-氰基-6-甲氧基苯并噻唑的合成 I

摘要 I

ABSTRACT II

第一章绪论 1

1.1荧光素的简介 1

1.1.1关于生物发光 1

1.1.2生物发光的应用 1

1.1.3生物发光（萤火虫发光）的种类 3

1.2温和硫醇化反应的简介 3

1.3 2-氰基-6-甲氧基苯并噻唑的合成路线 5

1.3.1 Seto课题组2-氰基-6-甲氧基苯并噻唑合成的路线^[10] 5

1.3.2 White课题组2-氰基-6-甲氧基苯并噻唑合成的路线^[11,12] 6

1.3.3 Yoshiaki课题组2-氰基-6-甲氧基苯并噻唑合成的路线^[15] 6

1.3.4 Santaniello课题组2-氰基-6-甲氧基苯并噻唑合成的路线 7

第二章 2-氰基-6-甲氧基苯并噻唑的合成 9

2.1实验所需用具和试剂 9

2.2 实验步骤 10

2.2.1 制备4-甲氧基硫代草酰胺 10

2.2.2 制备6-甲氧基苯并噻唑-2-甲酰胺 10

2.2.3 制备2-氰基-6-甲氧基苯并噻唑 11

第三章 结果与讨论 13

3.1 关于4-甲氧基硫代草酰胺合成的一些讨论 13

3.1.1机理解释 13

3.1.2反应溶剂的选择 13

3.1.3反应时温度对反应的影响 15

3.1.4数据表征 15

3.2 关于6-甲氧基苯并噻唑-2-甲酰胺合成的一些讨论 16

3.2.1机理解释 16

3.2.2关于副产物的分析 17

3.2.3数据表征 17

3.3 2-氰基-6-甲氧基苯并噻唑合成的研究 18

3.3.1机理解释 18

3.3.2后处理的建议 19

3.3.3数据表征 19

第四章 结论 22

参考文献 23

致谢 25

第一章绪论

1.1荧光素的简介

1.1.1关于生物发光

在我们的生活中，光是无处不在的。这些光个个都大有来头，我们根据不同形式产生的光，把光的产生途径可以分为以下四个不同的类别：第一个就是依靠生物体本身光子发光的生物发光即荧光；第二个则是依靠化学反应过程中化学能量进行发光的化学发光；第三个是依靠物质的发射性能量进行发光的辐射发光；第四个是依靠电能量的激发发光的电能发光。在这中间，生物发光^[1~3]（bioluminescence）是一种发光体内部产生某种特殊生物化学反应进一步释放光子的现象，它的一个大特点就是只会消耗一些能量物质，而不会消耗任何一点发光物质的本身。用生物发光这一特点将化学能进一步转化为光能，其效率居然可以近乎100%。

生物发光之所以存在，是因为生物本身是具有独特的发光体系^[2,4,5]，即由生物本身可以发光的细胞所组成的发光器。生物的发光体系目前来看有两种主要的组成，其一是细胞内部发光体系，其二是细胞外部发光体系。所谓的细胞内部发光体系具体就是指发光细胞内在同一时间存在荧光素与荧光素酶，这样就可以直接的在细胞内部进行发光；细胞外部发光体系则与之不同，主要指在发光细胞内部只存在荧光素或只存在荧光素酶，也就是二者只能存在其一，然后再与另外一个只存在相对应荧光素酶或荧光素的发光细胞接触之后，从而使发光细胞与发光细胞进行细胞间发光。在整个自然界中，一些像细菌、单细胞生物与萤火虫等生物类群是属于发光细胞内部发光体系的；另一些像水母、介形类和高等无脊椎动物的生物族群^[4,5]则是属于细胞外部发光体系的。

生物发光这一现象对于自然界的动物来说具有十分重要的意义，其主要体现在求偶行为，觅食行为，防御行为，进攻行为等方面。这么多年来，科学家们陆陆续续地发现了许许多多物种的发光强度、波长和闪烁频率的变化，这些都具有其一定的意义，也充分说明了生物发光在生物个体中间是一种相互交换信息的手段。在自然界中，不同种类的生物体可以发出的光也是有很大的不同，遍及深紫罗兰色、蓝色、绿色，直至红色光^[6]，波长分布在450～700纳米之间。

1.1.2生物发光的应用

对于一些特殊的存在总是会引起一些人的特殊关注和疯狂研究，就像生物光被科学家的热切关注一样。在生命科学这个领域，对于光的应用主要集中在荧光和化学发光，其实生物光也是属于化学发光，但它是化学发光中最特殊的存在，也许一种是自然而得，一种是人为而得的区别吧。

在1968年的时候，因为Marlene和伙伴们的不懈努力地研究，出现了第一批luc基因即萤火虫荧光素酶基因^[7]，至此开始了一个新的时代，让生物发光得到了重要发展，也让它开发了一些重要的应用。在深刻研究了生物发光之后，人们发现它的一个重要特点是可以使发光信号具有一定的可测性，所以我们可以用PMT光电倍增管配合CCD成像系统来对极少量及极少量的光子信号进行检测。经研究，生物发光可以被检测到可以达到9个数量级的线性范围内，它的灵敏性虽然比不过同位素法，但也是特别灵敏的检测方法之一。

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